| Project/Area Number |
23K18550
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Medium-sized Section 64:Environmental conservation measure and related fields
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| Research Institution | Tokyo University of Science |
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Principal Investigator |
今堀 龍志 東京理科大学, 工学部工業化学科, 准教授 (90433515)
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| Project Period (FY) |
2023-06-30 – 2026-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000)
Fiscal Year 2025: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
Fiscal Year 2024: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
Fiscal Year 2023: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
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| Keywords | CO2分離・回収 / カーボンリサイクル / 太陽光利用 / 低温排熱利用 / CCU / 太陽光 |
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| Outline of Research at the Start |
申請者はこれまでに、光構造変換によってアミンCO2吸収剤のCO2吸収状態とCO2放出状態を切り替える、加熱を用いないCO2化学吸収法を開発している。光構造変換に太陽光を用いることができ、低コスト・低CO2排出のCO2分離・回収が可能である。また、35°C程度の低温加熱によるCO2の放出も可能であり、電化製品等からの低温排熱を利用できる。本研究では、再生可能エネルギーである太陽光と太陽熱、さらに電化製品等からの低温排熱(35°C程度) を併用した低コスト・低CO2排出のCO2分離・回収法の開発を行う。また、実用化を視野に入れ、環境調和性の高い水やエタノール等の溶媒を用いたシステムの開発も行う。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、申請者がこれまでに開発した光応答性CO2吸収剤を用いて、太陽光と低温加熱を併用してCO2の分離・回収をより効率的かつ省エネルギーで実現する手法を開発し、低コスト・低CO2排出のCO2分離・回収技術を確立することを目的としている。
2023年度は、低温熱によるCO2回収について重点的に検討を行った。35°Cの加熱によって24時間で60%程度の中程度のCO2放出が可能であることがわかっていたが、詳細な検討を行ったところ、45°Cの加熱で24時間で定量的なCO2放出が実現できることがわかった。また、これまでは放出されたCO2の拡散に基づくCO2濃度上昇を計測し、放出されたCO2を定量していたが、装置内の気相を循環させることで、拡散を待たずにCO2の放出を計測でき、より効率的なCO2放出の定量法を確立し、2時間以内のCO2放出が可能となった。現在、太陽光と低温熱を併用できるCO2の放出評価装置の設計を完了し、熱だけによるCO2放出で試運転を行い、運用可能であることを確認した。本装置を用いて、2024年度に太陽光と低温熱を併用したCO2放出を検討し、太陽光と低温熱の相乗効果によって、より低温の加熱でより短時間でCO2を放出できるシステムの目処を立てる。
また、実用化を視野に入れた環境調和性の高い水やエタノールを使用するCO2吸収・放出システムの開発についても2023年度に検討を進めた。新たに設計したアゾ ベンゼンよりも水溶性が高いフェニルアゾピラゾールを骨格に採用したアミンCO2吸収剤の合成を終えたが、水・エタノール中でのCO2吸収・放出能の評価を完了できなかった。2024年度にCO2吸収の評価を完了する。一方で、アゾベンゼン骨格を有するCO2吸収剤の構造設計により、水・エタノール中でのCO2吸収・放出が実現可能な別のCO2吸収剤を見出した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
太陽光と低温熱併用のCO2放出については、2023年度は低温熱によるCO2放出の詳細な検討、CO2放出条件の基礎的な改良、太陽光と低温熱併用のCO2放出評価系の構築等の準備段階に時間を使ったため、実際に太陽光と低温熱を併用したCO2放出の評価まで入れなかったが、2024年度には評価を完了し、改良に入れる見込みである。
環境調和性の高い水やエタノールを使用するCO2吸収・放出システムの開発については、新たに設計したフェニルアゾピラゾールを骨格に採用したアミンCO2吸収剤の合成を終えたものの、水・エタノール中でのCO2吸収・放出能の評価を完了できなかった。一方で、アゾベンゼン骨格を有するCO2吸収剤の構造設計により、水・エタノール中でのCO2吸収・放出が実現可能な別のCO2吸収剤を見出し、目的は達成しつつある。
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| Strategy for Future Research Activity |
太陽光と低温熱併用のCO2放出については、順調に研究が進んでいる。2023年度に準備が完了したため、2024年度に太陽光と低温熱を併用したCO2放出の評価を完了し、改良に入る予定である。
環境調和性の高い水やエタノールを使用するCO2吸収・放出システムの開発については、フェニルアゾピラゾールを骨格を採用したアミンCO2吸収剤のCO2吸収・放出の評価を2024年度に実施する。また、アゾベンゼン骨格を有するCO2吸収剤の構造設計により見出した、水・エタノール中でのCO2吸収・放出が実現可能なCO2吸収剤については、Co2吸収・放出条件の最適化とさらなる構造設計による改良を進め、より効率的なCO2吸収・放出を実現する。
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